一、網橋的概念及其基本原理
兩個或多個以太網經過網橋鏈接起來後,就稱爲一個覆蓋範圍更大的以太網,而原來的每一個以太網就可稱爲一個網段。網橋工做在鏈路層的MAC子層,可使以太網各網段成爲隔離開的碰撞域。若是把網橋換成工做在物理層的轉發器,就沒有這種過濾通訊量的功能。因爲各網段的相對獨立,一個網段的故障不會影響到另外一個網段的運行。
注意:網橋處理數據的對象是幀,因此它是工做在數據鏈路層的設備,中繼器、放大器處理數據的對象是信號,因此它是工做在物理層的設備。
網絡1和網絡2經過網橋鏈接後,網橋接收網絡1發送的數據幀,檢查數據幀中的地址,若是是網絡2的地址,就轉發給網絡2;若是是網絡1的地址,就將其丟棄,由於源站和目的站處在同一個網段,目的站可以直接收到這個幀而不須要藉助網橋的轉發。
二、網橋的基本特色:
(1)網橋必須具有尋址和路徑選擇能力,以肯定幀的傳輸方向;
(2)從源網絡接收幀,以目的網絡的介質訪問控制協議向目的網絡轉發該幀;
(3)網橋在不一樣或相同類型的LAN之間存儲並轉發幀,必要時還進行鏈路層上的協議轉換;通常狀況下,存儲轉發類設備均可以進行協議轉換,即鏈接的兩個網段可使用不一樣的協議;
(4)網橋對所接收到的幀不作任何修改,或只對幀的封裝格式作不多的修改;
(5)網橋能夠經過執行幀翻譯互聯不一樣類型的局域網,即把原協議的信息段的內容做爲另外一種協議的信息部分封裝在幀中;
(6)網橋應有足夠大的緩衝空間,由於在短期內幀的到達速度可能高於轉發速度。
三、網橋的優勢:
(1)過濾通訊量;
(2)擴大了物理範圍;
(3)可以使用不一樣的物理層;
(4)可互聯不一樣類型的局域網;
(5)提升了可靠性;
(6)性能獲得改善。
四、網橋的缺點:
(1)增長時延;
(2)MAC子層沒有流量控制功能(流量控制須要用到編號機制,編號機制的實如今LLC子層);
(3)不一樣MAC子層的網段橋接在一塊兒時,幀格式的轉換;
(4)網橋只適合用戶數很少和通訊量不太大的局域網,不然有時還會因傳播過多的廣播信息而產生的網絡擁塞,這就是所謂的廣播風暴。
橋必須具備路徑選擇的功能,當接收到幀後,要決定正確的路徑,將該幀轉送到相應的目的局域網站點。根據路徑選擇算法的不一樣,可將網橋分爲透明網橋和源路由網橋。
透明網橋(選擇的不是最佳路由)
透明網橋以混雜方式工做,它接收與之鏈接的全部LAN傳送的每一幀。到達幀的路由選擇過程取決於源LAN和目的LAN;:
(1)若是源LAN和目的LAN相同,則丟棄該幀;
(2)若是源LAN和目的LAN不一樣,則轉發該幀;
(3)若是目的LAN未知,則擴散該幀。
源路由網橋(選擇的是最佳路由)
在源路由網橋中,路由選擇由發送數據幀的源站負責,網橋只根據數據真正的路由信息對幀進行接收和轉發。
發送幀還能夠幫助源站肯定整個網絡能夠經過的幀的最大長度。因爲發現幀的數量指數式增長,可能會使網絡嚴重擁塞。
兩種網橋的比較
使用源路由網橋能夠利用最佳路由。若在兩個以太網之間使用並聯的源路由網橋,還可以使通訊量較平均的分配給每個網橋。用透明網橋則只能使用生成樹,而使用生成樹通常並不能保證所使用的路由是最佳的,也不能在不一樣的鏈路中進行負載均衡。
注意:透明網橋和源路由網橋中提到的最佳路由並非通過路由器最少的路由,也能夠是發送幀往返時間最短的路由,這樣才能真正的進行負載平衡,由於往返時間長,說明中間某個路由器可能超載了,因此不走這條路,換個往返時間短的路走。
五、局域網交換機及其工做原理
局域網交換機
橋接器的主要限制是在任一時刻一般只能執行一個幀的轉發操做,因而就出現了局域網交換機,又稱以太網交換機。從本質上說,以太網交換機就是一個多端口的網橋,工做在數據鏈路層。交換機能經濟的將網絡分紅小的衝突域,爲每一個工做站提供更高的帶寬。
以太網交換機對工做站是透明的,這樣管理開銷低廉,簡化了網絡結點的增長、移動和網絡變化的操做。利用以太網交換機還能夠很方便的實現虛擬局域網(Virtual LAN, VLAN),VLAN不只能夠隔離衝突域,也能夠隔離廣播域。
原理
以太網交換機的原理是,它檢測從以太網端口來的數據幀的源和目的地的MAC(介質訪問層)地址,而後與系統內部的動態查找表進行比較,若數據幀的MAC地址不在查找表中,則將改地址加入查找表中,並將數據幀發送給相應的目的端口。
特色
(1)以太網交換機的每一個端口都直接與單個主機相連(普通網橋的端口每每是鏈接到以太網的一個網段),而且通常都工做在全雙工方式。
(2)以太網交換機能同時連通許多對的端口,使每一對相互通訊的主機都能像獨佔通訊媒體那樣,無碰撞的傳輸數據。
(3)以太網交換機也是一種即插即用設備(和透明網橋同樣),其內部的幀的轉發表也是經過自學習算法自動的逐漸創建起來的。
(4)以太網交換機因爲使用了專用的交換結構芯片,其交換速率較高。
(5)以太網交換機獨佔傳輸媒體的帶寬。
兩種交換模式
(1)直通式交換機只檢查幀的目的地址,這使得幀在接收後幾乎能立刻被傳出去。這種方式速度很快,但缺少智能型和安全性,也沒法支持具備不一樣速率的端口的交換。
(2)存儲轉發式交換機先將接收到的幀緩存到高速緩存器中,並檢查數據是否正確,確認無誤後經過查找錶轉換成輸出端口將該幀發送出去。若是發現幀有錯,就將其丟棄。存儲轉發式的優勢是可靠性高,並能支持不一樣速度端口間的轉換,缺點是延遲較大。
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